微生物代謝分子可促進腸道HDAC3活性

2021-01-07 科學網

微生物代謝分子可促進腸道HDAC3活性

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/8/1 17:07:58

美國辛辛那提兒童醫院醫學中心Theresa Alenghat研究小組的最新工作表明，微生物來源的代謝產物可促進腸道HDAC3活性。2020年7月30日，《自然》雜誌在線發表了這項成果。

研究人員揭示了一種高度選擇性的途徑，微生物群通過該途徑可調節腸道中的組蛋白去乙醯化酶3（HDAC3）活性。儘管在腸中有豐富的HDAC抑制劑（例如丁酸），但研究人員發現，與無細菌的小鼠相比，在富含微生物群的小鼠的腸上皮細胞（IEC）中HDAC3活性急劇增加。

研究人員發現包括大腸桿菌在內的共生細菌通過肌醇六磷酸的代謝和三磷酸肌醇的產生刺激了HDAC的活性。腸道暴露於三磷酸肌醇以及攝取肌醇六磷酸均可促進腸損傷後的恢復。值得注意的是，三磷酸肌醇還誘導了患者來源的腸類器官的生長，刺激了HDAC3依賴性增殖，並抵消了丁酸對結腸生長的抑制作用。

總的來說，這些數據揭示了肌醇三磷酸酯是微生物群衍生的代謝產物，其可激活哺乳動物組蛋白去乙醯化酶來促進上皮修復。因此，HDAC3是不同代謝物的表觀遺傳感知分子，可校準宿主對多種微生物信號的反應。

據介紹，哺乳動物宿主及其有益的共生微生物的共同進化導致了共生宿主-微生物群關係的發展。表觀遺傳學機制能夠使哺乳動物細胞整合環境信號，但是，這些來源於共生細菌的各種線索如何對這些途徑進行微調尚不清楚。

附：英文原文

Title: Microbiota-derived metabolite promotes HDAC3 activity in the gut

Author: Shu-en Wu, Seika Hashimoto-Hill, Vivienne Woo, Emily M. Eshleman, Jordan Whitt, Laura Engleman, Rebekah Karns, Lee A. Denson, David B. Haslam, Theresa Alenghat

Issue&Volume: 2020-07-30

Abstract: The coevolution of mammalian hosts and their beneficial commensal microbes has led to development of a symbiotic host-microbiota relationship1. Epigenetic machinery permits mammalian cells to integrate environmental signals2, however, how these pathways are finely tuned by diverse cues from commensal bacteria is not well understood. Here, we reveal a highly selective pathway through which microbiota-derived inositol phosphate regulates histone deacetylase 3 (HDAC3) activity in the intestine. Despite abundant HDAC inhibitors in the intestine such as butyrate, we unexpectedly found that HDAC3 activity was sharply increased in intestinal epithelial cells (IECs) of microbiota-replete mice compared to germ-free mice. This discordance was reconciled by finding that commensal bacteria, including E. coli, stimulated HDAC activity through metabolism of phytate and inositol trisphosphate production. Intestinal exposure to inositol trisphosphate and phytate ingestion both promoted recovery following intestinal damage. Remarkably, inositol trisphosphate also induced growth of patient-derived intestinal organoids, stimulated HDAC3-dependent proliferation, and countered butyrate inhibition of colonic growth. Collectively, these data reveal inositol trisphosphate as a microbiota-derived metabolite that activates a mammalian histone deacetylase to promote epithelial repair. Thus, HDAC3 represents a converging epigenetic sensor of distinct metabolites that calibrates host responses to diverse microbial signals.

DOI: 10.1038/s41586-020-2604-2

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2604-2

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